JP3624752B2 - 土木建設泥水の脱水方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事、建設工事の際排出される泥水（本明細書においては、これらを土木建設泥水と表現する）を効率的に処理できる脱水方法に関するものであり、土木建設の技術分野で広く利用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設工事の際発生する建設発生土の中には、地中連続壁工法より発生する廃ベントナイト泥水、シールド工法、場所打杭工法より発生する廃泥水等がある。
即ち、いずれの工法においても、対象となる地中の層が粘性に乏しく崩壊しやすい土質であるために、掘削した土砂にベントナイト等を含んだ泥土調整剤を注入することにより、不透水性及び塑性流動性を有する泥水を調製し使用する泥水工法が用いられている。
これらのベントナイトを含有する泥水は工事が進むにつれ、地上に排出され、流動性を呈する産業廃棄物となるが、建設工事に伴い大量に排出されるために、そのままでは運搬に多額の費用が掛かるうえ、埋立て処分には広大な土地を必要とするばかりか、その埋立て処分地の再利用をも困難とするものである。
そこで、この排出されたベントナイト泥水を減量化、固形化することにより、運搬が容易で、又一般土砂として埋戻土、盛土に有効利用されるような残土とすることが望まれている。
しかしながら、単純な泥／水系であれば、一般の高分子凝集剤を用いたり、自然沈降により固液分離が可能であり処理できるのであるが、これらの泥水は、その粘性のために自然沈降することもなく、又高分子凝集剤を使用する処理においても、かなり多量に添加することにより固液分離を可能にする場合が散在するにすぎない。
【０００３】
上記問題点を解決する手段として、従来から幾つかの手段が提案されている。例えば、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤を添加する方法（特公昭５５−１６７１８号公報）、又は泥水にアニオン性有機高分子凝集剤を添加し、その後無機塩を添加する方法（特公昭５５−３０３６号公報）等である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来公知の方法では、泥水にＣＭＣ等の有機系分散剤又は有機系安定剤を含んでいる場合、高分子凝集剤が本来有している凝集効果を当該有機系分散剤が阻害してしまうため、脱水不良を起こす場合があった。
本発明者等は、土木建設泥水の脱水処理方法として、泥水に、水溶性金属塩、カチオン性有機高分子凝集剤及びアニオン性有機高分子凝集剤からなる凝集剤を添加する方法を既に提案している（特開平５−３８４０４号）が、当該方法でも、泥水が有機系分散剤を多量に含む場合は、凝集が十分に起こらないという問題を有するものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明らは、前記した問題点のない土木建設泥水の処理方法について行った研究の結果、特定の方法により泥水を処理すれば、それらの問題点を解消させることが出来ることを見出し本発明を完成した。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
１．土木建設泥水
本発明が適用可能な泥水は、種々の土木建築工事で発生した種々の泥水に適用することが可能であり、特に泥水に泥土調製剤としてベントナイトが添加された泥水、即ちベントナイト泥水に好ましく適用できるものである。
本発明は、泥水として、ＣＭＣ等の有機系分散剤等を多量に含んでいるものに対して、効果的に泥水の脱水を行うことができる方法である。
【０００７】
２．水溶性金属塩
本発明で使用される水溶性金属塩としては、多価金属塩が好ましく、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム及び塩化カルシウム等のアルカリ土類金属塩、並びに塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウム等が挙げられる。本発明においては、アルカリ土類金属塩がより好ましい。
水溶性金属塩としては、２種以上を併用することもできる。
水溶性金属塩は、通常水溶液として使用され、この場合の濃度としては、１〜２０重量％が好ましい。
【０００８】
３．脱水剤
本発明では、カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分子凝集剤及び水溶性塩からなる脱水剤を使用する。以下に、これらの成分を説明する。
【０００９】
３−１．カチオン性有機高分子凝集剤
本発明においてカチオン性有機高分子凝集剤（以下カチオン性凝集剤という）としては、広く知られている公知のものを使用できる。具体的には、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド又はそれらの４級化物もしくは３級化物の単独重合体及びアクリルアミド又はメタクルアミドとの共重合体、ポリアクリルアミドもしくはポリメタクリルアミドのマンニッヒ変性物又はその４級化物、ポリアクリルアミドもしくはポリメタクリルアミドのホフマン分解物、ジアリルジメチルアンモニウム塩の単独重合体及びキトサンの酢酸塩等が挙げられる。
【００１０】
３−２．アニオン性有機高分子凝集剤
本発明におけるアニオン性有機高分子凝集剤（以下アニオン性凝集剤という）としても、広く知られている公知のものを使用できる。具体的には、例えばポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミド又はメタクリルアミドとアクリル酸ナトリウム又はメタクリル酸ナトリウムとの共重合体、ポリアクリルアミド又はポリメタクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミド又はメタクリルアミドとアクリル酸ナトリウム又はメタクリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの三元共重合体及びアルギン酸ナトリウム等が挙げられる。
これらのうち、いわゆる弱アニオン〜強アニオンのアニオン性凝集剤が好適であり、コロイド当量値としては−０．７〜−５．５ ｍｅｑ／ｇ の範囲のアニオン性凝集剤が好ましく、特に好ましいものはアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合体もしくはアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの三元共重合体で、いわゆる弱アニオン〜中アニオンのアニオン性凝集剤であり、コロイド当量値としては−０．７〜−３．０ ｍｅｑ／ｇ の範囲のアニオン性凝集剤である。
【００１１】
３−３．水溶性塩
本発明で使用される水溶性塩としては、各種のものが挙げられるが、本発明にとり好ましい水溶性塩は、５重量％水溶液のｐＨが４．５〜８．０となる水溶性塩であり、具体的には例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸マグネネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等があげられる。
水溶性塩は、２種以上を併用することもできる。
【００１２】
３−４．その他の成分
脱水剤には、必要に応じて、ノニオン性有機高分子凝集剤をさらに併用することができる。
ノニオン性有機高分子凝集剤としては、広く知られている公知のものを使用でき、具体的には、例えば、アクリルアミド又はメタクリルアミドとアクリル酸ナトリウム又はメタクリル酸ナトリウムとの共重合体、ポリアクリルアミド又はポリメタクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミド又はメタクリルアミドとアクリル酸ナトリウム又はメタクリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムの三元共重合体等があげられ、コロイド当量値が０〜−０．７ ｍｅｑ／ｇ のノニオン性有機高分子凝集剤が本発明にとり好適であり、特に好ましいものは、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体で、コロイド当量値が−０．２〜−０．７ ｍｅｑ／ｇ の範囲のノニオン性有機高分子凝集剤である。
【００１３】
３−５．配合割合
本発明で使用する脱水剤は、通常カチオン性凝集剤、アニオン性凝集剤及び水溶性塩の水溶液として使用される。
この場合、水溶液中のカチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の濃度としては、これら凝集剤の合計で０．１〜５重量％が好ましい。
カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の併用比率としては、カチオン性凝集剤２０〜８０重量％、アニオン性凝集剤８０〜２０重量％であることが好ましい。これらの範囲を外れると、いずれも泥水の脱水性能が低下しやすい。
水溶性塩の配合割合としては、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の種類及び併用割合によって異なるが、カチオン性凝集剤とアニオン性凝集剤の合計量に対して１倍以上（重量比）添加するのが好ましく、より好ましくは１．５〜１０倍以上である。１倍未満では不溶性凝固物質の析出あるは白濁が観察されることがあり、又土木建設泥水の粘性が低下せず、脱水性が悪化する恐れがある。
【００１４】
４．土木建設泥水の脱水方法
本発明は、土木建設泥水に、水溶性金属塩を添加した後、さらに前記特定３成分からなる脱水剤を添加する方法である。
土木建設泥水に対する、水溶性金属塩の添加割合としては、泥水の全量に対して０．１〜２．０重量％好ましい。
当該水溶性金属塩の添加の後、さらに脱水剤を添加する。
当該脱水剤は、公知の脱水剤と同様にして使用される。土木建設泥水に対する、脱水剤の添加割合としては、泥水全量に対し、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の合計量として０．０１〜０．７重量％に相当する量を添加することが好ましい。
当該脱水剤を添加した後、凝集した泥水は、スクリュープレス機等の脱水機を使用して脱水する。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。尚、各例において、「部」とは重量部を意味し、「％」とは重量％を意味する。
【００１６】
○実施例１
１）脱水剤の製造
水２００部に、カチオン性凝集剤〔ジメチルアミノエチルメタアクリレートの４級化物とアクリルアミドの共重合体、商品名；アロンフロックＣ−３０２、東亞合成（株）製〕３部、アニオン性凝集剤〔アクリル酸とアクリルアミドの共重合体、商品名；アロンフロックＡ−１０６、東亞合成（株）製〕１部及び硫酸ナトリウム６部を添加し、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の合計量として２．０％水溶液からなる脱水剤を製造した。これを脱水剤Ａという。
２）泥水脱水方法
土木工事現場におけるＣＭＣを０．１５％含み固形分１６％のベントナイト泥水を用いて凝集、脱水テストを実施した。
泥水１００Ｌ（１１０ｋｇ）に、攪拌下で塩化マグネシウムの１０％水溶液を７Ｌ添加し、この後さらに脱水剤Ａの５Ｌを添加し、泥水を凝集させた。この後、スクリュープレスを用いて脱水したところ、水切れは良好であり、含水率５０％のケーキが得られた。
【００１７】
○比較例１
実施例１と同様の泥水に、攪拌下で実施例１で使用したものと同様の脱水剤Ａを５Ｌを添加したが、汚泥は凝集しなかった。
【００１８】
○実施例２
１）ベントナイト泥水の調製
下記表１に示す成分及び割合の安定液に、黒ボク土を５Ｋｇ投入攪拌しベントナイト泥水を調整した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
２）脱水剤の製造
水２００部に、カチオン性凝集剤〔ジメチルアミノエチルメタアクリレートの４級化物とアクリルアミドの共重合体、商品名；アロンフロックＣ−３１２、東亞合成（株）製〕３部、アニオン性凝集剤〔アクリル酸とアクリルアミドの共重合体、商品名；アロンフロックＡ−１０１：東亞合成（株）製〕１部及び硫酸ナトリウム６部を添加し、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤の合計量として２．０％水溶液からなる脱水剤を製造した。これを脱水剤Ｂという。
３）泥水脱水方法
前記泥水３０Ｌ（３１．５ｋｇ）に、攪拌下で塩化カルシウムの１０％水溶液を２Ｌ添加し、この後さらに脱水剤Ｂの１．５Ｌを添加し、泥水を凝集させた。この後、ベルトプレスを用いて脱水したところ、水切れは良好であり、含水率５５％のケーキが得られた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の脱水方法によれば、土木建設泥水が有機系分散剤を含んでいる場合においても、問題なく効果的に汚泥の脱水を行うことができる。

Claims (1)

1. 土木・建設工事で発生し有機系分散剤を含有する泥水に、水溶性金属塩を添加した後、カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分子凝集剤及び水溶性塩からなる脱水剤を添加することを特徴とする土木建設泥水の脱水方法。